[发明专利]一种柔韧脂肪族‑芳香族‑聚乳酸共聚酯产品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔韧脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品及其制备方法。

背景技术

众所周知聚乳酸作为一种绿色高分子材料，由于其具有生物来源性，因此大力开展聚乳酸产业能够减轻对石化资源的压力，并且其对于缓解温室效应也有裨益。但是聚乳酸材料性质较脆，韧性不足，因此对聚乳酸进行增韧是改善聚乳酸性能的重要方向。其中，对聚乳酸进行扩链是提高聚乳酸韧性的方法之一。但是目前大多数扩链剂都是含有异氰酸酯或环氧成分，这些成分在材料降解过程中可能会产生有毒有害物质，不利于材料的大规模应用。

共聚是一种非常有效的增韧聚乳酸的扩链方法。如专利申请CN1911983A中提到，以丙交酯、乙交酯或己内酯中的任意两种进行开环聚合，得到羟基封端低聚物；再将该羟基封端低聚物与线性聚酯进行熔融聚合，就可以获得用于形状记忆管腔内支架的可降解高分子材料。然而该专利申请中，制备羟基封端低聚物的开环聚合需要采用较高含量的含金属催化剂，并且与线性聚酯进行熔融聚合需要在二异氰酸酯偶联剂下进行，使得所得最终聚合物依旧具有较高的金属含量和二异氰酸酯含量，而带有一定的毒性。

可见，在对聚乳酸进行扩链改善其脆性缺陷的领域里，通常存在金属催化剂的用量高、采用有毒二异氰酸酯偶联剂的问题，从而使得所得的改性聚乳酸也带有一定的毒性。

发明内容

本发明的目的是克服现有的对聚乳酸进行共聚扩链时需要加入较高量的含金属催化剂和/或二异氰酸酯偶联剂等因而使得所得的改性聚乳酸带有较高的毒性的缺陷，提供了一种不采用偶联剂的且使用较低含量的含金属催化剂进行对聚乳酸进行共聚扩链改性的一种脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品的制备方法及其制得的脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品。

通常，采用丙交酯聚合法来制备聚乳酸共聚酯，都需要额外再加入丙交酯开环聚合所需的催化剂，如含有金属锌或锡类等过渡金属的化合物，从而使得所制得的聚乳酸共聚酯中残留较高量的金属元素，对其产品的使用安全性有较大的影响。然而，本发明的发明人发现，如果采用本发明的末端为羟基的脂肪族-芳香族共聚物引发丙交酯并与之共聚，在利用脂肪族-芳香族共聚物的末端羟基的情况下，可以在较少用量的稀土-钛系催化剂的引发下，获得脂肪族-芳香族共聚物改性的一种聚乳酸产品，即脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品。采用较少用量的稀土-钛系催化剂即可以获得较少金属含量的改性聚乳酸产品，且更令发明人意外的是，这种改性聚乳酸产品还具有非常好的柔韧性，克服聚乳酸原本的脆性缺陷。从而完成了本发明。

由此，本发明提供了一种脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)在钛系催化剂的存在下，将组分a、组分b和组分c进行酯化反应；

(2)在真空条件下，将步骤(1)中所得的酯化反应混合物进行预聚；

(3)在稀土金属催化剂的存在下，将步骤(2)中所得的预聚反应混合物进行缩聚反应，得到脂肪族-芳香族共聚物的产物，其中，在所述脂肪族-芳香族共聚物的产物中，所述钛系催化剂的含量为0.04-0.08重量％，所述稀土金属催化剂的含量为0.022-0.1重量％；

(4)将步骤(3)所得的脂肪族-芳香族共聚物的产物与丙交酯单体进行共聚反应，其中，所述脂肪族-芳香族共聚物的产物与丙交酯单体的用量使得：以丙交酯单体的总重量为基准，所述钛系催化剂的含量为0.017-0.08重量％，所述稀土金属催化剂的含量为0.0033-0.1重量％；

其中，所述组分a为C₈-C₂₀的芳香族二元酸、所述C₈-C₂₀的芳香族二元酸的酸酐和所述C₈-C₂₀的芳香族二元酸的酯中的一种或多种；所述组分b为C₂-C₁₀的脂肪族二元醇和/或C₃-C₁₀的脂环族二元醇；所述组分c为C₂-C₂₀的脂肪族二元酸、C₃-C₁₀的脂环族二元酸和它们的酸酐中的一种或多种。

本发明还提供了上述方法所制得的脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品。